Java中的Reference

1. 常用四种引用

快速记忆法：“硬(俗称的强引用) --> 软(SoftReference) --> 弱(WeakReference) --> 虚(PhantomReference)”
此处将常说的“强引用”记忆成“硬引用”可以对应到次席的“软引用”（反义词：硬-软）这样更容易记住

a. 强引用

平常我们代码中写到的引用类型都是强引用类型，比如Object obj = new Object();, Object实例就有一个强引用类型指向它，在GC过程中即使发生OOM，该Object实例都不会被回收。

b. 软引用 - SoftReference

定义方式：SoftReference sr = new SoftReference(new Object()); 一个对象的实例被一个软引用实例指向，那么在GC过程中发生OOM之前，该Object对象实例会被回收掉，在内存充足的情况下是不会被回收的。同时可以将一个引用队列关联到该软引用上，在软引用指向的对象被回收后，该软引用会被加入到关联的引用队列中。我们可以通过Reference的get()方法获取到该软引用指向的对象实例。

c. 弱引用 - WeakReference

弱引用基本上同上面的软引用类似，WeakReference wr = new WeakReference(new Object());，但是特殊点就是在它被创建后的下一次GC时候其指向的对象实例会被回收掉，不管内存是不是充足，反正就是活不过一次GC。JDK中的WeakHashMap就是使用到WeakReference，其Key就是被包装成WeakReference。

d. 虚引用 - PhantomReference

定义方式：PhantomReference pr = new PhantomReference(new Object(), new ReferenceQueue())，虚引用对象再被定义时，必须指定一个引用队列实例。JDK文档中介绍它主要用于对象被回收前资源的释放操作，替换finalize()方法。它和前面的两个软引用和弱引用不同的地方有两点：

2. 验证

虚引用在对象被回收之前添加到引用队列中，同时需要手动处理，它指向的对象才会被回收

思路：

a. 创建一个虚引用对象，然后发起一次GC操作，查看其指向的对象实例是否被回收

b. 通过检测它关联的引用队列，取出加入的虚引用对象，查看此时其指向的对象实例是否被回收

c. 调用虚引用对象的clear方法之后，查看其指向的对象实例是否被回收

2.1. 代码

public class ReferenceApp1 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        phantom();
    }

    /**
     * 验证PhantomReference
     * @throws Exception
     */
    private static void phantom() throws Exception {
        // 步骤1. 定义一个InnerPhantomRefObj对象实例
        InnerPhantomRefObj innerPhantomRefObj = new InnerPhantomRefObj();
        innerPhantomRefObj.setName("InnerPhantomRefObj-1");
        ReferenceQueue<Object> referenceQueue = new ReferenceQueue<>();
        // 步骤2. 定义一个虚引用对象
        PhantomReference<Object> phtRef = new PhantomReference<>(innerPhantomRefObj, referenceQueue);

        // 移除InnerPhantomRefObj对象实例上的强引用，不然后面操作不会被回收
        innerPhantomRefObj = null;
        System.err.println("before gc | get PhantomReference referent：" + phtRef.get());
        // 步骤3. 发起GC操作
        System.gc();

        int i = 0;
        Reference tmp = null;
        while(true) {
            System.out.println("phantom iteration >>>> " + ++i);
            Thread.sleep(5000);
            if(i == 1) {
                // 步骤4. 从引用队列中取出虚引用对象
                tmp = referenceQueue.poll();
                if(tmp != null) {
                    System.err.println("get PhantomReference from ReferenceQueue");
                }
                // 发起一次GC操作，其实此时InnerPhantomRefObj对象不会被回收
                System.gc();
            }
            if(i == 5) {
                if(tmp != null) {
                    System.err.println("after gc | get PhantomReference referent：" + tmp.get());
                    // 步骤5. 调用虚引用上的clear方法，让下一次GC操作回收掉InnerPhantomRefObj对象
                    tmp.clear();

                    // 或者让GC操作释放PhantomReference对象实例
//                    tmp = null;
//                    phtRef = null;
                    System.err.println("clear PhantomReference");
                    // 发起一次GC操作
                    System.gc();
                }
            }
            if(i == 10) {
                break;
            }
        }
    }

    @Data
    private static class InnerPhantomRefObj {
        private String name;
    }
}

2.2. 观察VisualVM中实例个数变化判断是否被回收

a. 从上述代码的步骤1到步骤5之间的实例统计截图如：(实例个数为1，没有被回收)

b. 执行步骤5（调用PhantomReference的clear方法）之后的实例统计截图如：(实例个数为0，已被被回收)

3. 类比

看到一篇英文博客中用一个例子来类比软、弱、虚引用三者之间的差别非常好，在此借用一下：

比如一个快餐店中，桌子座位有限，服务员会随时清理桌子座位，你进去点单，找到一个座位坐下，会存在下面几种情况

a. 然后后面有很多人过来点单时，当座位不够时你会让出座位，但在此之前每次服务员过来清理座位时你都没有让出座位，这种情况就像就像软引用

b. 第一次服务员过来清理桌子座位时，你就让出座位，这种情况就像弱引用

c. 第一次服务员过来清理桌子座位时，你可以随时准备让出座位，其实这时候你并没有让出位置，但是后面服务员说出一句让你让出座位时你才会让出座位，这种情况就像虚引用

【参考】weak-soft-and-phantom-references-in-java-and-why-they-matter

作者：sv
出处：https://www.cnblogs.com/sv00
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